专利名称：调色系统打印设备用的高压发生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及完成调色的调色系统打印设备如打印机或者复印机，更具体地说，涉及关于调色系统印刷所要求的高压的高压发生电路。
背景技术：
在调色系统打印设备如激光打印机或者复印机中，用复制辊把淀积在感光鼓上的调色剂复制在打印纸片上。为此，把高压加在复制辊上。要求这种高压可在-1300V至+2700V的宽范围内变化。
图4表示满足上述要求的先有技术的高压发生装置。这种先有技术的装置包括高压发生电路81和82。高压发生电路81起到按照脉宽调制(PWM)信号84的占空比、在700V至4700V的范围内连续改变次级输出电压的作用。高压发生电路82起到产生大约-2000V的稳定电压的作用。高压发生电路82的次级输出和高压发生电路81的次级输出是串联的。因此，在高压输出端83的电压在-1300V至+2700V的范围内、按照PWM信号84的占空比连续变化。
下面将详细地说明以上高压电路。集电极连接至初级线圈L81、而基极连接至辅助线圈L83的用于振荡的晶体管(以下简称“晶体管”)Q81在不饱和范围内进行自激振荡。电压控制电路86以把基于信号85产生的、代表次级输出电压的输出送至辅助线圈L83这样的方式控制晶体管Q81的振荡振幅。因此，次级输出端的电压被稳定在由PWM信号84的占空比代表的电压上(这项技术称为第一先有技术)。
在未经审查的日本公开特许公报No.Heill-206116中公开了涉及开关电源的先有技术中的一种。在这项技术中，为了把来自直流(DC)电源的电压限制在某个电压(第二电压值)或者低于规定的输出电压(第一电压值)的较低电压上，设置恒压控制装置，用来在由辅助绕组感生的电压的基础上反馈控制开关装置。恒压控制装置以与从次级绕组取得输出的定时相同的定时取得感生电压。因此，以来自辅助绕组的感生电压的增长来检测来自DC电源的电压增长。当感生电压刚要超过规定值时，进行抑制来自DC电源的电压增长的控制。因此，当负载从其重载状态突然变成开路状态时，把来自DC电源的电压的增加限制在第二电压值(此技术称为第二先有技术)。
但是，第一先有技术的使用存在下列问题。晶体管Q81在不饱和范围内进行自激振荡。因此，在晶体管Q81的集电极的振荡波形是正弦波，但是存在失真。失真系数随晶体管Q81的hfe改变而改变。当次级输出端的电压值和负载电流值变化时，失真率也改变。简言之，失真率对于不同的装置是不同的。即使对于同一装置，它也根据其使用状态而改变。图2表示含有上述失真的振荡波形。在振荡波形存在这种失真的情况下，在周期t1期间整流和平滑处理后的线圈输出的电压比在周期t2期间整流和平滑处理后的电压高。
另一方面，高压发生电路81的次级输出是来自次级线圈的双倍压整流输出。因此，次级输出的电压是在周期t1期间整流的电压与在周期t2期间整流的电压之和。但是，代表次级输出的电压的信号85是在周期t1期间整流的电压与在周期t2期间整流的电压中的任一个。因此，若把周期t1期间整流的电压用作信号85，则信号85所代表的电压高于实际的次级输出电压。因此，次级输出电压被控制得低于由PWM信号84指定的电压。另一方面，若把周期t2期间整流的电压用作信号85，则发生相反的情况。也就是说，次级输出的电压被控制得低于所指定的电压。结果，在周期t1或者t2期间对电压整流的两种情况下，次级输出的电压的精度都恶化了，由此降低了用调色剂印刷的部分的印刷质量。
为了避免这样的麻烦，已提出借助于可变电阻87来校正由信号85代表的电压与次级输出的实际电压的偏差，由此防止电压精度的恶化。但是，如上所述，振荡波形的失真率也是随使用状况而变化的。因此，偏差量也是随使用状况而变化的。这带来借助可变电阻87的校正并不总是产生适当的校正的问题。另外，这还带来需要调整可变电阻87的问题。
同时，在第二先有技术中，初级输出端上的元件执行开关操作。因此，为了从辅助绕组取出与次级输出的电压相对应的电压，必须在从次级输出端取出输出的同时、从辅助绕组取出输出。也就是说，此技术是由开关理论来定义的，但是并不用它来增加检测精度。因此，在其中由于晶体管进行非饱和范围内的自激振荡、所以可把振荡波形当作正弦波并且可在对线圈发送的输出的任何半波进行整流时取出与次级输出对应的电压的配置中，难以把第二先有技术用于提高次级输出的电压精度。发明内容为了解决上述问题，已完成本发明。本发明的一个目的是提供一种供调色系统印刷设备用的高压发生装置，该装置能够提高其中晶体管在不饱和范围内进行自激振荡的结构中的次级输出的电压精度，由此提高印刷质量。在这种情况下，可以用这样的方式来提高次级输出端的电压精度，即作为代表次级输出电压的电压检测信号，可以使用在整流/平滑电路对来自次级线圈的输出整流和平滑化的同时、对来自电压检测线圈的输出进行整流和平滑化的时候得到的信号，由此去除自激振荡的失真对次级输出的电压精度的坏的影响。
除上述目的之外，本发明的另一个目的是提供一种供调色系统印刷设备使用的高压发生装置，它具有这样的结构，其中晶体管在不饱和范围内进行自激振荡，并且把双倍压整流电路用作次级输出端，由此提高印刷质量。在这种情况下，可用这样的方式提高次级输出端的电压精度，即，可以用来自电压检测线圈的输出被双倍压整流或者全波整流的信号作为代表次级输出的电压的电压检测信号，由此去掉自激振荡的失真对次级输出的电压精度的坏影响。
除上述目的之外，本发明还有一个目的是提供一种供调色系统印刷设备使用的高压发生装置，它能以这样的方式防止由整流元件的正向电压的变化引起的次级输出的电压精度下降，即用于对次级线圈的输出整流的整流元件与用于对电压检测线圈的输出整流的整流元件的正向电压之比和次级线圈与电压检测线圈的匝数之比是彼此相近的值。
除上述目的之外，本发明还有一个目的是提供一种供调色系统印刷设备使用的高压发生装置，它能够以这样的方式提高输出电压的精度，即次级输出端整流/平滑电路中的平滑电容器的电容量与输出电流之比和检测信号产生电路的整流/平滑电路中平滑电容器的电容量与输出电压之比是彼此相近的值。
为了解决上述问题，把按照本发明的供调色系统印刷设备使用的高压发生装置用于供调色系统印刷设备使用的包括下列部分的高压发生装置由初级线圈、次级线圈和辅助线圈缠绕的变压器；集电极连接到初级线圈而基极连接到辅助线圈的一端、用于振荡的晶体管，所述晶体管在不饱和范围内进行自激振荡；用于对次级线圈的输出进行整流/平滑以产生次级输出的整流/平滑电路；用于对电压检测线圈的输出进行整流/平滑、以产生反映次级输出电压的电压检测信号的检测信号产生电路；以及用于向辅助线圈的另一端子提供在电压检测信号的基础上产生的DC电压控制信号的电压控制电路，其中，电压控制电路利用DC电压控制信号控制晶体管的振荡幅度、以稳定次级输出的电压，并且次级输出被引至调色系统印刷部分的高压施加部分，并且这样设计所述电压控制电路、使得检测信号产生电路在整流/平滑电路对次级线圈的输出进行整流的同时、对电压检测线圈的输出进行整流。
具体地说，当以相同的定时对次级线圈的输出和电压检测线圈的输出进行整流时，即使在自激振荡中失真度变化，来自次级线圈的输出与来自电压检测线圈的输出的整流/平滑后的电压(电压检测信号的电压)之比也不变。因此，提高了次级输出的电压精度。
除上述结构之外，本发明用于供调色系统印刷设备使用的高压发生装置，其中，整流/平滑电路是双倍压整流电路，并且被设计成这样，即检测信号产生电路是双倍压整流电路或者全波整流电路。
具体地说，来自检测信号产生电路的输出是电压检测线圈的全波整流后的输出。因此，来自检测信号产生电路的输出是与整流/平滑电路进行整流的同时的整流输出。因此，即使在自激振荡中失真度变化时，次级线圈输出的整流/平滑后的电压与电压检测线圈输出的整流/平滑后的电压(电压检测信号的电压)之比不会变化。因此，提高了次级输出的电压精度。
除上述结构之外，假定由整流/平滑电路的整流元件的正向电压产生的、在次级输出端的电压降数值是第一压降值，而由检测信号产生电路的整流元件的正向电压产生的、电压检测信号的压降值是第二压降值，使第一压降值与第二压降值之比约等于次级线圈的匝数与电压检测线圈的匝数之比。
也就是说，二极管的正向电压与次级线圈的输出电压之比和二极管的正向电压与电压检测线圈的输出电压之比取彼此相近的值。因此，随温度改变的正向电压的影响与整流输出的电压之比基本上相等。因此，即使正向电压变化，次级输出的电压与电压检测信号的电压之比不变。
除上述结构之外，本发明用于供调色系统印刷装置使用的高压发生装置，其中，检测信号产生电路是双倍压整流电路，并且这样设计所述检测信号产生电路，使得次级输出端的电流值与整流/平滑电路中的平滑电容器的电容量之比近似于检测信号产生电路中整流后的输出电流值与检测信号产生电路中平滑电容器的电容量之比。
也就是说，次级输出的电压与来自次级线圈的输出电压之比近似于电压检测信号的电压与电压检测线圈的输出电压之比。因此，随温度而变的正向电压的影响与次级输出和电压检测信号之比取彼此更接近的值。因此，即使正向电压变化，次级输出的电压与电压检测信号的电压之比保持在相近的值。
图2是表示产生失真时晶体管的振荡波形图。
图3是调色系统印刷部分的示意图。
图4是表示先有技术的电连接的电路图。
图1是表示按照本发明的实施例的供调色系统印刷设备用的高压发生装置的实施例的电连接的电路图。这个电连接可在-1300V至2700V的范围内连续地改变输出电压(可设置其他电压范围)。
图1中，高压发生电路1适合于按照PWM信号31的占空比连续地改变次级输出的电压。也就是说，当PWM信号的占空比在规定的范围内变化时，次级输出的电压在700V至4700V的范围内变化。另一方面，高压发生电路7也适合于产生稳定在2000V的高压。高压发生电路1的次级输出与高压发生电路7的次级输出串联。把来自此串联连接的输出、作为高压输出32连接至调色系统印刷设备的高压施加部分。
图3是用于简单说明调色系统印刷部分的视图。
调色系统印刷部分包括调色辊51、显影辊52、充电辊53、感光鼓54、复制辊55、刮片56和清洁器叶片57。图1中，高压输出32加到复制辊55上。顺便说一下，标号58表示激光，而标号59表示印刷纸片。
再参照图1，给出高压发生电路的详细说明。变压器3由四种线圈缠绕，即初级线圈L1、次级线圈L2、辅助线圈L3和电压检测线圈L4。初级线圈L1的一端连接至例如20V的正电源。
用于振荡的晶体管(以下简称“晶体管”)Q1，其集电极连接至初级线圈L1的另一端，基极连接至辅助线圈L3的一端，而发射极连接到地，它是能够利用在初级线圈L1与辅助线圈L3之间形成的磁连接作为反馈通道来自激振荡的元件。在这种情况下，晶体管Q1工作在不饱和范围内。
检测信号产生电路5是通过对电压检测线圈L4的输出进行整流/平滑(具体来讲是双倍压整流)而产生代表次级输出电压的电压检测信号41的块。为此，检测信号产生电路5包括二极管D1、D2和电容器C2、C3。也就是说，二极管D1、D2和电容器C2、C3起到对电压检测线圈L4的输出进行双倍压整流的作用。这些元件向电阻R3的一端送出双倍压整流后的输出、作为电压检测信号41。电阻R3和R4构成分压电路，它把电压检测信号41分成适合于电压控制电路2的电压。
整流/平滑电路4是使用二极管D3、D4和电容器C4、C5对次级线圈L2的输出进行双倍压整流的块。插在高压输出32的路径中的电阻R5是通过在高压输出32被短路时限制电流、防止电容器C4、C5恶化的元件。
连接在电阻R1与R2的连接点与地电平之间的电容器C1是在AC方式下、把辅助线圈L3的另一端连接到地的元件。电阻R1是限制晶体管Q1的基极电流的元件。电阻R2是抑制当基极电流流过晶体管Q1时构成辅助线圈L3的负载的阻抗的减小的元件(电阻R2可设置在辅助线圈L3的一端与晶体管Q1的基极之间。
电压控制电路2是经由电阻R1和R2、向辅助线圈L3的另一端提供在分压后的电压检测信号44(下文简称为“电压检测信号”)的基础上产生的DC电压检测信号与PWM信号31的块。电压控制电路2利用电压控制信号来控制晶体管Q1的振荡幅度，以便使次级输出的电压(来自整流/平滑电路的输出)稳定在由PWM信号31代表的电压上。
具体地说，电压控制电路2控制晶体管Q1的振荡幅度以便电压检测信号44的电压变成与PWM信号31相对应的电压。结果，次级输出的电压被稳定在由PWM信号31指定的电压上。这意味着，在电压检测信号41的电压精确地对应于次级输出的电压时，提高了次级输出端的电压精度，而在电压检测信号41的电压未精确对应于次级输出的电压时，次级输出的电压精度恶化了。
另一方面，在整流/平滑电路4对次级线圈L2的输出整流的同时，检测信号产生电路5对电压检测线圈L4的输出(在图2中的周期t1和t2两者中)整流。因此，即使在自激振荡产生失真时，无论失真度如何，电压检测信号41的电压也精确对应于次级输出的电压。因此，即使当失真度在晶体管Q1的自激振荡中改变时，次级线圈L2的输出的整流/平滑后的电压(次级输出的电压)与来自电压检测线圈L4的输出的整流/平滑后的电压(电压检测信号41的电压)的比值不会变化。因此，可以一直精确地控制次级输出的电压。
下面将对次级线圈L2的匝数与电压检测线圈L4的匝数之间的关系给出说明。
在整流/平滑电路4中的二极管D3和D4的正向电压分别为30V。因此，次级输出的电压的电压降(指权利要求书中的第一压降值，下文中称为VF2)是60V。另外，检测信号产生电路5中的二极管D1和D2的正向电压分别为0.65V。因此，电压检测信号41的电压中的电压降(指的是权利要求书中的第二压降值，下文称为VF4)是1.3V。
现假定值n用(n＝VF2/VF4)来表示，而次级线圈L2的匝数为T2，电压检测线圈L4的匝数设置成由T4＝T2/n所表示的匝数。也就是说，VF2与VF4之比(VF2/VF4)和次级线圈L2的匝数与电压检测线圈L4的匝数之比都设置为n。
另一方面，二极管D1和D2的温度特性以及二极管D3和D4的温度特性都基本上彼此相等。因此，只要所有的二极管D1至D4都处在相近的温度，即使环境温度改变，(VF2＝n×VF4)仍然成立。而且，次级线圈L2的输出电压VL2与电压检测线圈L4的输出电压VL4之间的关系为(VL2＝n×VL4)。
次级线圈L2的输出电压VL2与次级输出电压之间的关系按照输出电流与电容器C4和C5的电容量之比而变化。电压检测线圈L4的输出电压VL4与电压检测信号41的电压之间的关系也按照输出电流(流经电阻R3的电流)与电容器C2和C3的电容量之比而变化。这些关系也在晶体管Q1的振荡产生失真时改变。
鉴于上述事实，为了简化说明，假定晶体管Q1的振荡开始不含有失真。在正向电压为0V的条件下，假定由二极管D1和D2整流的电压等于电压检测线圈L4的输出，而由二极管D3和D4整流的电压等于来自次级线圈L2的输出电压VL2。
在上述假定下，次级输出的电压Vout2是(Vout2＝2×VL2-VF2)。因此，电压Vout2是由(Vout2＝n×2×VL4-n×VF4)，即[Vout2＝n×(2×VL4-VF4)]来表示的。另一方面，电压检测信号41的电压Vout4是由(Vout4-2×VL4-VF4)来表示的。因此，即使环境温度改变，次级输出的电压Vout2是电压Vout4的n倍。结果，如果电压控制电路2控制晶体管Q1的振荡幅度，使得电压检测信号41的电压Vout4是常数，则即使环境温度改变、次级输出的电压Vout2也被控制在电压检测信号41的电压Vout4的n倍，而与环境温度的变化无关。
现参照图2，(它表示路径11的波形)，对晶体管Q1的振荡产生失真的情况给出说明。
在晶体管Q1的振荡有失真时，周期t1期间整流的电压和周期t2期间整流的电压具有不同的绝对电压。另一方面，整流/平滑电路4进行双倍压整流。检测信号产生电路5也进行双倍压整流。因此，上述失真对次级输出的影响程度等于对电压检测信号41的电压的影响程度。因此，当在晶体管Q1的振荡中含有任何失真时，次级输出的电压是电压检测信号41的电压的n倍。结果，即使在晶体管Q1的振荡中包含失真，次级输出的电压Vout2被控制在电压检测信号41的电压Vout4的n倍。也就是说，次级输出的电压被稳定在由PWM信号所控制的电压。
而且，设置电容器C2至C5的电容量，使得整流/平滑电路4中的电容器C4和C5的电容量与整流/平滑电路4的输出电流之比近似于检测信号产生电路5中的电容器C2和C3的电容量与流过电阻R3的电流之比。在这样的设置下，次级线圈L2的输出电压VL2与整流/平滑电路4的输出电压Vout2之比近似于来自电压检测线圈L4的输出电压VL4与电压检测信号41的电压Vout4之比。因此，由(Vout2/Vout4)表示的值显示出更接近上述值n的值。
因此，考虑到，次级线圈L2的输出电压VL2与次级输出端的电压Vout2之间的关系是按照输出电流与电容器C4和C5的电容量之比来变化的，以及电压检测线圈L4的输出电压VL4与电压检测信号41的电压Vout4之间的关系是按照输出电流与电容器C2和C3的电容量之比来变化的，次级输出端的电压Vout2更加接近电压检测信号41的电压Vout4。因此，更大地提高了在次级输出端的电压精度。
顺便提一下，本发明不限于上述实施例。例如，检测信号产生电路5中的整流方式可以是使用二极管电桥的全波整流(在这种情况下，第二电压降等于二极管桥路中各个元件的正向电压。因此，电压检测线圈L4的匝数是双倍压整流情况下的一半)。
在上述实施例中，以双倍压整流电路来说明用于对次级线圈L2的输出进行整流/平滑的整流/平滑电路4。但是，这个整流/平滑电路可为半波整流/平滑电路(在这种配置下，用于对电压检测线圈L4的输出进行整流/平滑的整流/平滑电路也是半波整流/平滑电路。另外，当电流流过对应于次级线圈L2的半波整流/平滑电路的二极管时，设置其极性，使电流可流过对应于电压检测线圈L4的半波整流/平滑电路的二极管)。
如上所述，这样设计按照本发明的供调色系统印刷设备用的高压发生装置，使得检测信号产生电路在整流/平滑电路对次级线圈的输出整流的同时、对电压检测线圈的输出进行整流。因此，即使在自激振荡中失真度变化时，通过对次级线圈的输出进行整流/平滑得到的次级输出电压、与通过对电压检测线圈的输出进行整流/平滑得到的电压检测信号的电压之比不会变化。因此，消除了自激振荡失真对次级输出的电压精度的负面影响，因此提高了次级输出的电压精度，由此提高了印刷质量。
另外，本发明用于供调色系统印刷设备用的高压发生装置，其中整流/平滑电路是双倍压整流电路、并且这样设计使得所述整流/平滑电路、检测信号产生电路是双倍压整流电路或者全波整流电路。因此，来自检测信号产生电路的输出是在整流/平滑电路进行整流的同时被整流输出的。由此，即使在来自次级线圈的输出被双倍压整流时，也消除了自激振荡失真对次级输出电压的精度的负面影响，由此提高了次级输出的电压精度，由此提高了印刷质量。
而且，假定由整流/平滑电路的整流元件的正向电压产生的在次级输出端的电压降值是第一压降值，而由检测信号产生电路的整流元件的正向电压产生的电压检测信号的压降值是第二压降值，则使第一压降值与第二压降值之比近似于次级线圈的匝数与电压检测线圈的匝数之比。因此，正向电压随温度变化的影响与整流输出的电压之比基本上相等。因此，即使在正向电压变化时，次级输出的电压与电压检测信号的电压之比不会改变。因此，可以防止由整流元件的正向电压变化引起的次级输出的电压精度下降。
除上述结构之外，本发明用于供调色系统印刷设备使用的高压发生装置，其中，检测信号产生电路是双倍压整流电路，并且这样设计所述检测信号产生电路，使得次级输出端的电流值与整流/平滑电路中的平滑电容器的电容量之比近似于检测信号产生电路中整流后的输出电流值与检测信号产生电路中平滑电容器的电容量之比。
因此，随温度变化的正向电压的影响对次级输出以及电压检测信号的两个比值取更加互相接近的值。因此，即使正向电压改变，次级输出的电压与电压检测信号的电压之比保持在相近的值，由此提高输出电压精度。
权利要求
1.一种供调色系统打印设备使用的高压发生装置，它包括由初级线圈、次级线圈和辅助线圈缠绕的变压器；集电极连接到所述初级线圈而基极连接到所述辅助线圈的一端、用于振荡的晶体管，所述晶体管在不饱和范围内进行自激振荡；用于对所述次级线圈的输出进行整流/平滑以产生次级输出的整流/平滑电路；用于对来自电压检测线圈的输出进行整流/平滑以产生反映所述次级输出电压的电压检测信号的检测信号产生电路；以及用于向所述辅助线圈的另一端提供在所述电压检测信号的基础上产生的DC电压控制信号的电压控制电路，其中，所述电压控制电路利用所述DC电压控制信号控制所述晶体管的振荡幅度、以稳定所述次级输出的所述电压，把所述次级输出引至调色系统印刷部分的高压施加部分，以及所述检测信号产生电路在所述整流/平滑电路对所述次级线圈的输出进行整流的同时、对所述电压检测线圈的输出进行整流。
2.权利要求1的供调色系统打印设备使用的高压发生装置，其特征在于所述整流/平滑电路是双倍压整流电路，以及所述检测信号产生电路是双倍压整流电路或者全波整流电路。
3.权利要求1的供调色系统打印设备使用的高压发生装置，其特征在于假定由所述整流/平滑电路的整流元件的正向电压产生的、所述次级输出端的压降值是第一压降值，而由所述检测信号产生电路的整流元件的正向电压产生的、所述电压检测信号的所述压降值是第二压降值，所述第一压降值与所述第二压降值之比和所述次级线圈的匝数与所述电压检测线圈的匝数之比是彼此相近的值。
4.权利要求3的供调色系统打印设备使用的高压发生装置，其特征在于所述检测信号产生电路是双倍压整流电路，以及所述次级输出端的电流值与所述整流/平滑电路中的平滑电容器的电容量之比、和所述检测信号产生电路中的整流后的输出电流值与所述检测信号产生电路中的平滑电容器的电容量之比是彼此相近的值。
全文摘要
在配备有用于向辅助线圈L3的终端提供在电压检测信号44的基础上产生的DC电压控制信号的电压控制电路2的配置中,电压控制电路2用电压控制信号来控制用于振荡的晶体管Q1的振荡幅度、以稳定次级输出的电压,并且把次级输出引向调色系统打印部分的高压施加部分;在整流/平滑电路对来自次级线圈L2的输出整流的同时,检测信号产生电路5对来自电压检测线圈L4的输出进行整流。
文档编号H02M3/335GK1351283SQ0113776
公开日2002年5月29日 申请日期2001年10月29日 优先权日2000年10月27日
发明者樋口善男 申请人:船井电机株式会社